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原文传递光学颗粒传感器模块

专利名称：	光学颗粒传感器模块
摘要：	本发明描述一种激光传感器模块。所述激光传感器模块包括：适用于发射第一测量光束(111')的至少第一激光器(111)和适用于发射第二测量光束(112')的至少第二激光器(112)；光学装置(150)，其设置用于至少将所述第一测量光束(111')聚焦到第一测量区(161)，所述光学装置还设置用于至少将所述第二测量光束(112')聚焦到第二测量区(162)，其中，所述光学装置的特征在于关于所述第一测量光束(111')的第一数值孔径和关于所述第二测量光束(112')的第二数值孔径，其中，所述第一数值孔径和所述第二数值孔径设置用以在参考速度下检测预定的最小颗粒尺寸，其中，所述参考速度在包括所述参考速度的0.01m/s与7m/s之间的预定的速度范围内进行选择，其中，所述第一测量光束(111')和所述第二测量光束(112')相互围成10°和160°之间的角度；至少第一检测器(121)，其适用于确定所述第一激光器(111)的第一激光器腔内的第一光波的第一自混合干涉信号；至少第二检测器(122)，其适用于确定所述第二激光器(112)的第二激光器腔内的第二光波的第二自混合干涉信号；分析处理装置(140)，其中，所述分析处理装置(140)适用于接收由至少第一检测器(121)和第二检测器(122)响应于所确定的自混合干涉信号而产生的检测信号，其中，所述分析处理装置(140)还适用于通过在预定的时间段内接收到的检测信号来确定由所述第一检测器(121)检测到的颗粒的至少第一平均速度和由所述第二检测器(122)检测到的颗粒的至少第二平均速度，其中，所述分析处理装置(140)还适用于基于由所述第一检测器(121)在预定的时间段内提供的检测信号来确定颗粒的至少第一数量并且基于由所述第二检测器(122)在预定的时间段内提供的检测信号来确定颗粒的至少第二数量，其中，所述分析处理装置(140)还适用于基于平均颗粒速度来确定颗粒密度，所述平均颗粒速度至少通过所述第一平均速度和所述第二平均速度、所述颗粒的至少第一数量和所述颗粒的至少第二数量来确定。本发明还涉及一种颗粒密度检测的方法和一种相应的计算机程序产品。本发明还涉及一种包括这样的激光传感器模块(100)的移动通信装置(190)。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	荷兰;NL
申请人：	皇家飞利浦有限公司
发明人：	J·H·M·斯普鲁伊特;A·M·范德莱;P·T·于特;H·J·门希;J·W·黑尔米格;R·奥温克
专利状态：	有效
申请日期：	2017-12-01T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201780085969.5
公开号：	CN110300884A
代理机构：	永新专利商标代理有限公司
代理人：	周家新
分类号：	G01N15/06(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	荷兰艾恩德霍芬
主权项：	1.一种用于检测小颗粒的颗粒密度的激光传感器模块(100)，所述小颗粒具有0.05μm与10μm之间的颗粒尺寸，所述激光传感器模块包括：至少第一激光器(111)和至少第二激光器(112)，第一激光器适用于发射第一测量光束(111')，第二激光器适用于发射第二测量光束(112')；光学装置(150)，所述光学装置设置用于至少将所述第一测量光束(111')聚焦到第一测量区(161)，所述光学装置还设置用于至少将所述第二测量光束(112')聚焦到第二测量区(162)，其中，所述光学装置的特征在于关于所述第一测量光束(111')的第一数值孔径和关于所述第二测量光束(112')的第二数值孔径，其中，所述第一数值孔径和所述第二数值孔径设置用以在参考速度下检测预定的最小颗粒尺寸，其中，所述参考速度在包括所述参考速度的0.01m/s与7m/s之间的预定的速度范围内进行选择，其中，所述第一测量光束(111')和所述第二测量光束(112')相互围成10°和160°之间的角度φ；至少第一检测器(121)，第一检测器适用于确定所述第一激光器(111)的第一激光器腔内的第一光波的第一自混合干涉信号；至少第二检测器(122)，第二检测器适用于确定所述第二激光器(112)的第二激光器腔内的第二光波的第二自混合干涉信号；分析处理装置(140)，其中，所述分析处理装置(140)适用于接收由至少第一检测器(121)和第二检测器(122)响应于所确定的自混合干涉信号而产生的检测信号，其中，所述分析处理装置(140)还适用于通过在预定的时间段内接收到的检测信号来确定由所述第一检测器(121)检测到的颗粒的至少第一平均速度和由所述第二检测器(122)检测到的颗粒的至少第二平均速度，其中，所述分析处理装置(140)还适用于基于由所述第一检测器(121)在预定的时间段内提供的检测信号来确定颗粒的至少第一数量并且基于由所述第二检测器(122)在预定的时间段内提供的检测信号来确定颗粒的至少第二数量，其中，所述分析处理装置(140)还适用于基于平均颗粒速度来确定颗粒密度，所述平均颗粒速度至少通过所述第一平均速度和所述第二平均速度、颗粒的至少第一数量和颗粒的至少第二数量来确定。 2.根据权利要求1所述的激光传感器模块(100)，其中，所述第一测量光束(111')与参考表面(102)围成第一角度β1，其中，所述第二测量光束(112')与所述参考表面(102)围成第二角度β2，其中，所述第一测量光束(111”)在所述参考表面(102)上的投影和所述第二测量光束(112”)在所述参考表面(102)上的投影围成20°与160°之间、优选60°和120°之间、最优选80°与100°之间的角度γ。 3.根据权利要求1或2所述的激光传感器模块(100)，其中，关于所述测量光束(111'，112')的所述第一数值孔径和所述第二数值孔径在0.01与0.06之间、优选地在0.02与0.04之间，其中，所检测到的颗粒的参考速度小于1m/s。 4.根据权利要求1、2或3所述的激光传感器模块(100)，其中，选择所述参考速度，使得在包括所述参考速度的所述预定的速度范围内的误差最小化是关于所述参考速度对称的。 5.根据前述权利要求中任一项所述的激光传感器模块(100)，其中，所述分析处理装置(140)还适用于通过包括所述参考速度与所确定的平均颗粒速度之间的比率的立方根的因子来校正所确定的颗粒密度。 6.根据前述权利要求中任一项所述的激光传感器模块(100)，其中，所述第一测量区(161)在所述第一测量光束(111')的方向上线性地延伸，其中，所述第二测量区(162)在所述第二测量光束(112')的方向上线性地延伸，其中，所述分析处理装置(140)适用于确定对于检测所述第一测量区(161)中的颗粒的第一相对可能性，其中，所述分析处理装置适用于确定对于检测所述第二测量区(162)中的颗粒的第二相对可能性，其中，所述分析处理装置(140)进一步适用于通过所述第一相对可能性和所述第二相对可能性来校正所确定的颗粒密度。 7.根据前述权利要求中任一项所述的激光传感器模块(100)，其中，所述分析处理装置(140)还适用于确定在第一信噪比阈值水平下的第一颗粒计数率和在不同于所述第一信噪比阈值水平的第二信噪比阈值水平下的第二颗粒计数率，其中，所述分析处理装置(140)还适用于通过所述第一颗粒计数率和所述第二颗粒计数率来校正所确定的颗粒密度。 8.根据前述权利要求中任一项所述的激光传感器模块(100)，其中，所述激光传感器模块(100)包括适用于发射第三测量光束(113')的至少第三激光器(113)，其中，所述光学装置(150)设置用于将所述第三测量光束(113')聚焦到第三测量区(163)，其中，所述第一测量光束(111')、所述第二测量光束(112')和所述第三测量光束(113')相互围成10°与110°之间的角度，所述激光传感器模块(100)还包括第三检测器，所述第三检测器适用于确定所述第三激光器(113)的第三激光器腔内的第三光波的第三自混合干涉信号，其中，所述分析处理装置(140)还适用于接收由所述第三检测器产生的检测信号，其中，所述分析处理装置(140)还适用于确定在预定的时间段内由所述第三检测器检测到的颗粒的第三平均速度，其中，所述分析处理装置(140)还适用于借助在预定的时间段内由所述第三检测器产生的检测信号来确定颗粒的第三数量，其中，所述分析处理装置(140)还适用于基于平均颗粒速度来确定颗粒密度，所述平均颗粒速度通过所述第一平均速度、所述第二平均速度和所述第三平均速度以及所述颗粒的第一数量、所述颗粒的第二数量和所述颗粒的第三数量来确定。 9.根据前述权利要求中任一项所述的激光传感器模块(100)，其中，所述激光传感器模块(100)设置用于在第一模式中检测所述颗粒密度，其中，所述激光传感器模块(100)设置用于在第二模式中检测具有至少1mm的尺寸的对象的接近。 10.一种用于检测小颗粒的颗粒密度的激光传感器模块(100)，所述小颗粒具有0.05μm与10μm之间的颗粒尺寸，所述激光传感器模块包括：至少第一激光器(111)和至少第二激光器(112)，第一激光器适用于发射第一测量光束(111')，第二激光器适用于发射第二测量光束(112')；光学装置(150)，所述光学装置设置用于至少将所述第一测量光束(111')聚焦到第一测量区(161)，所述光学装置还设置用于至少将所述第二测量光束(112')聚焦到第二测量区(162)，其中，所述光学装置的特征在于关于所述第一测量光束(111')的第一数值孔径和关于所述第二测量光束(112')的第二数值孔径，其中，所述第一数值孔径和所述第二数值孔径设置用以相对于所述测量光束(111'，112')在参考速度下检测预定的最小颗粒尺寸，其中，所述参考速度在包括所述参考速度的0.01m/s与7m/s之间的预定的速度范围内进行选择，其中，所述第一测量光束(111')和所述第二测量光束(112')相互围成10°和160°之间的角度φ；至少第一检测器(121)，第一检测器适用于确定第一干涉信号；至少第二检测器(122)，第二检测器适用于确定第二干涉信号；分析处理装置(140)，其中，所述分析处理装置(140)适用于接收由至少第一检测器(121)和第二检测器(122)响应于所确定的干涉信号而产生的检测信号，其中，所述分析处理装置(140)还适用于通过在预定的时间段内接收到的检测信号来确定由所述第一检测器(121)检测到的颗粒的至少第一平均速度和由所述第二检测器(122)检测到的颗粒的至少第二平均速度，其中，所述分析处理装置(140)还适用于基于由所述第一检测器(121)在预定的时间段内提供的检测信号来确定颗粒的至少第一数量并且基于由所述第二检测器(122)在预定的时间段内提供的检测信号来确定颗粒的至少第二数量，其中，所述分析处理装置(140)还适用于基于平均颗粒速度来确定颗粒密度，所述平均颗粒速度至少通过所述第一平均速度和所述第二平均速度、颗粒的至少第一数量和颗粒的至少第二数量来确定。 11.根据权利要求10所述的激光传感器模块(100)，其中，所述激光传感器模块(100)设置用于基于所述第一测量光束(111')通过所述第一测量光束(111')的部分反射来提供第一参考光束并且基于所述第二测量光束(112')通过所述第二测量光束(112')的部分反射来提供第二参考光束，其中，所述第一检测器(121)设置用于基于所述第一测量光束(111')的反射光与所述第一参考光束的干涉来确定所述第一干涉信号，其中，所述第二检测器(122)设置用于基于所述第二测量光束(112')的反射光与所述第二参考光束的干涉来确定所述第二干涉信号。 12.根据权利要求10或11所述的激光传感器模块(100)，其中，所述第一检测器(121)与所述第一激光器(111)分离，其中，所述第二检测器(122)与所述第二激光器(112)分离，其中，所述激光传感器模块(100)还包括设置用于提供所述第一参考光束的第一分束器(152)，其中，所述激光传感器模块(100)还包括设置用于提供所述第二参考光束的第二分束器(152)。 13.一种移动通信装置(300)，所述移动通信装置包括根据前述权利要求中任一项所述的激光传感器模块(100)，其中，所述移动通信装置设置用于呈现由所述激光传感器模块(100)提供的测量结果。 14.一种用于对颗粒进行颗粒检测的方法，所述颗粒具有0.05μm与10μm之间的颗粒尺寸，所述方法包括以下步骤：通过第一激光器(111)来发射至少第一测量光束(111')；通过第二激光器(112)来发射至少第二测量光束(112')；以第一数值孔径对第一测量光束(111')进行聚焦，其中，所述第一数值孔径设置用于在参考速度下检测预定的最小颗粒尺寸，其中，所述参考速度在0.01m/s与7m/s之间的预定的速度范围内；以第二数值孔径对第二测量光束(112')进行聚焦，其中，所述第二数值孔径设置用于在参考速度下检测预定的最小颗粒尺寸，其中，所述参考速度在预定的速度范围内；确定所述第一激光器(111)的第一激光器腔内的第一光波的第一干涉信号或第一自混合干涉信号；确定所述第二激光器(112)的第二激光器腔内的第二光波的第二干涉信号或第二自混合干涉信号；基于在预定义的时间段内确定的第一干涉信号或第一自混合干涉信号来确定第一平均速度；基于在预定义的时间段内确定的第二干涉信号或第二自混合干涉信号来确定第二平均速度；通过在预定义的时间段内确定的第一干涉信号或第一自混合干涉信号来确定颗粒的第一数量；通过在预定义的时间段内确定的第二干涉信号或第二自混合干涉信号来确定颗粒的第二数量；至少基于所述第一平均速度和所述第二平均速度来确定平均速度；至少基于所确定的平均速度、所述颗粒的第一数量和所述颗粒的第二数量来确定颗粒密度。 15.一种计算机程序产品，其包括代码单元，所述代码单元能够被存储在由根据权利要求1-12中任一项所述的激光传感器模块(100)所包括的至少一个存储器装置上或被存储在包括所述激光传感器模块(100)的装置的至少一个存储器装置上，其中，所述代码单元设置成，使得能够通过由所述激光传感器模块(100)所包括的至少一个处理装置或通过包括所述激光传感器模块(100)的装置的至少一个处理装置来执行根据权利要求14所述的方法。
所属类别：	发明专利